步進馬達控制驅動結構的製作方法

2023-08-01 13:09:46 1

專利名稱：步進馬達控制驅動結構的製作方法
技術領域：
本實用新型是提供一種有關於步進馬達控制驅動結構，特別是指一種利用驅動電路接受特定運用的中央處理器的信號而快速地開關各開關晶體，以使步進馬達的各線圈直接受市電整流後的高電壓激磁，並於過電流激磁時切換成自保持迴路，以防止大電流燒毀線圈。
由於工商業的繁榮及科技的進步，在現代企業中步進馬達在工業上的應用日趨廣泛，尤其是近數十年來，計算機的應用，使得這一領域更有較大的發展。
步進馬達的基本構造主要是在馬達的定子上繞設有多個組相對分開的線圈，而轉子則是永久磁鐵，然後控制各組線圈的激磁順序與時間，可使轉子輸出所需的轉速及轉動方向，以達到工業機器自動化的應用。
目前一般常見的步進馬達控制電路結構，如

圖1所示，其是將每一組步進馬達的線圈，設置在二對串接的開關晶體11、12、13、14的串接點上，再將所有串接的開關晶體11、12、13、14相併聯後又與一開關電源及一感應線圈串接，線圈因迴路導通而產生激磁，藉以驅動步進馬達動作，而以感應線圈的感應電流的狀態而回饋至開關電源供應器來控制其輸出的電流。但此種控制電路在使用時有下列缺點(1)由於所有的開關晶體都僅負責控制步進馬達各線圈的激磁順序而定，而流經各線圈的電流大小則必須完全依賴開關電源輸出器作限流，使整體成本因電源輸出器的增加而大幅上升。(2)由於一般開關電源輸出器多是以線圈達到限流的目的，而線圈本身會消耗能量與發熱，造成利用率低與電路的不穩定現象。(3)由於所有控制各組線圈的開關晶體是以一感知線圈測試電流的異常狀態，因而感知線圈僅能在整體電路工作異常時不能啟動，這無法判斷何組步進馬達的線圈產生異常。流的異常狀態，因而感知線圈僅能在整體電路工作異常時不能啟動，這無法判斷何組步進馬達的線圈產生異常。
針對常見的步進馬達控制電路有上述的缺點，發明人針對這些缺點進行研究改進。本實用新型旨在提供一種步進馬達控制驅動結構，其是利用一中央處理器控制多個驅動積層電路而由驅動積層電路直接驅動步進馬達線圈二端的開關晶體的導通或關閉，以使步進馬達線圈可迅速激磁動作，並於線圈過是流時切斷與電源銜接，形成一自保持迴路，使馬達線圈得以保持連續激磁而又不致因過激而燒毀，確保步進馬達的工作穩定與安全，這是本實用新型的主要目的。
由於具有過電流時切換成自保持迴路的特點，故可直接取用市電整流後的電壓作為電源，無須再加設開關電源，不但可使成本降低，還可使電路的可靠性提高，故障率降低，這是本實用新型的另一目的。
另外驅動步進馬達線圈同側的高、低電位開關晶體的驅動電路是使用同一組電源，其利用一二極體將低電位電源銜接至一高電位電源端的電容器充電，作為高電位驅動電路的電源，能有效簡化驅動電路的電源的複雜性，此為本實用新型的另一目的。
下面就結合附圖，對本實用新型的詳細構造、應用原理、作用與功能做進一步的說明圖1是常見步進馬達控制電路結構的說明圖；圖2是本實用新型的基本結構示意圖；圖3是本實用新型在步進馬達線圈激磁時，開關晶體動作示意圖；圖4是本實用新型在自保持電流迴路的開關晶體動作情形示意圖；如圖1所示，其為常見的步進馬達控制電路結構，其構成情形以及其缺點，已如前所述，此處不再重複敘述。
圖2是本實用新型的基本結構示意圖，由該圖所示，可以明顯地看出，本實用新型主要是在步進馬達的線圈二端各以開關晶體銜接至電源高電位，另以開關晶體經由一感應電阻銜接至低電位的地點，每一開關晶體都由一驅動電路控制，其中驅動電路IC的型號為381。而其中高電位的開關晶體與低電位的開關晶體間原存有電位差，故位於高電位的驅動電路無法與低電位側的驅動電路共同使用同一電壓的電源，因此由一二極體D1、D2銜接原低民位側的驅動電壓，使之充電的電容器C1、C2後連接至高電位驅動電路的電源端，使之獲取足以控制高電位開關晶體的電源電壓。
圖3、圖4是本實用新型的步進馬達線激磁時及自保持電流迴路的開關晶體動作示意圖，由該二圖示可知當想使步進馬達線圈處於一般激磁狀態時，只須由驅動電路控制二高電位側一開關晶體導通、另一關閉(如圖3的晶體導通，而關閉)，使電流由一側的高電位開閉晶體經由線圈與另一側低電位開關晶體至感應電阻後形成一激磁迴路，而當感應電阻感應激磁電流過大時，即回饋至圖示的中央處理電路，由其發出信號使驅動電路控制高電位的開關晶體關閉，並使低電位的開關晶體導通，使二個低電位的開關晶體與馬達線圈形成一閉合的自保持迴路，這樣此種高、低電位開關晶體變化導通狀態，可有效控制馬達線圈受激磁的電流、方向，使之保持於最佳的工作狀態。
由上所述可知，本實用新型的步進馬達控制驅動結構確實具有簡化電源電路的複雜性、降低生產成本、電路工作更穩定。
權利要求1.一種步進馬達控制驅動結構，其特徵在於步進馬達的線圈二端各以開關晶體銜接到電源高電位與低電位，並利用一中央處理器控制多個驅動積成電路，由驅動積成電路直接驅動前述開關晶體的導通或關閉，當驅動積成電路控制二高電位側的一開關晶體導通、另一關閉，而低電位側於線圈對側的開關晶體導通、另一關閉，則可使電流由一側的高電位開關晶體經由線圈到另一側低電位開關晶體形成一激磁迴路，而當電路中感應元件受激磁電流過大時，即由中央處理電路發出信號使驅動積成電路控制高電位的開關晶體同時關閉，並使低電位的開關晶體同時導通，使二低電位開關晶體與馬達線圈形成一閉合自保持迴路，藉以使馬達線圈避免受大電流燒毀並保持於一穩定安全的工作狀態。
2.如權利要求1所述的步進馬達控制驅動結構，其特徵在於驅動步進馬達線圈高電位開關晶體的驅動積成電路是利用一二極體將低電位驅動積成電路的電源銜接到一電容器使之充電，作為高電位驅動積成電路的電源。
3.如權利要求1所述的步進馬達控制驅動結構，其特徵在於前述高電位側的開關晶體是直接銜接到市電整流的高電壓，而無須另連接開關電源。
4.如權利要求1所述的步進馬達控制驅動結構，其特徵在於感應元件是一電阻。
專利摘要本實用新型是一種步進馬達控制驅動結構,其是利用一特定的中央處理電路,控制多個驅動電路,而由驅動電路直接驅動步進馬達線圈二端的開關晶體的導通或開閉,以使步進馬達線圈可迅速激磁動作,並能使線圈過電流是切斷與電源銜接,形成一自保持迴路,使馬達線圈得以保持連續激磁而又不致因過激而燒毀。
文檔編號H02P8/00GK2295297SQ9623032
公開日1998年10月21日 申請日期1996年7月24日 優先權日1996年7月24日
發明者林育生 申請人:林育生